Urychlení mikroskopie atomové úrovně

STM (z angl. Scanning Tunnelling Microscope), jehož české označení zní řádkovací tunelový mikroskop, využívá schopnosti elektronů pohybovat se napříč nosiče ve snaze zaznamenat změny ve vzdálenostech mezi sondami, podobnými jehlám, a vodivým povrchem. Málé elektrické napětí je aplikováno na vzorek, zatímco výzkumníci pohybují sondou, tvořenou jednoduchým drátem ze slitiny platiny a iridia, který je zastřižený na šířku jednoho atomu, aby změřil změny proudění mezi vzorky a sondou v elektronových tunelech. Vědci mohou použít tato data k rekonstrukci mapy povrchové topologie, čistě na atomové úrovni.

Po dobu elektrického proudění mohou nastat změny během nanosekundy, měření s STM jsou nadmíru zdlouhavá. Omezujícím faktorem není signál samotný, ale základní elekotronika jej využívá při analyzování dat. Teoreticky by STM mohlo shromažďovat data stejně rychle jako elektronový tunel - na frekvenci jednoho gigahertze, nebo o vlnovém rozsahu jednoho biliónu cyklů za sekundu. Zpomalen kapacitní reaktancí nebo energetickou zásobou, typický STM schromažďuje data na frekvenci jednoho kilohertze (1 000 cyklů za sekundu) nebo i méně.

Prof. Schwab vyřešil tento problém přidáním externího zdroje rádiových frekvenčních vln (RF). Vysláním vlny do STM výzkumníci ukázali, že je možné zaznamenat odpor tunelových spojů. V souvislosti s tím, že se vlna odráží směrem ke zdroji, se podařilo zjistit vzdálenosti mezi sondou a vzrokem povrchu. Tato technika, která se nazývá reflektometrie (Time-domain reflectometry), používá standardních kabelů jako cesty pro vysokofrekvenční vlny k překonání překážek při zpomalení, které je způsobené kapacitní reaktancí kabelu. Toto nastavení poskytuje potenciál pro atomovou rozlišovací termometrii - precizní měření teploty jednotlivých atomů na povrchu. Tato metoda může být také použita pro velmi citlivou detekci pohybu, STM dokáže zaznamenat a dokonce změřit pohyb na vzdálenost 30 000 krát manší, než je velikost atomu. Prof. Schwab pevně věří, že jeho RF-STM bude použito v celé řadě dobrých fyzikálních experimentů.

TFOT pokrylo mnoho témat, týkajících se STM, včetně vytvoření nejostřejšího předmětu vyrobeného člověkem díky výzkumnému týmu z Univerzity v Albertě (University of Alberta), a také 2006-2007 Nanoart Competition pro umělce, kteří velmi spoléhají na technologii STM, aby mohli tvořit své umění.

Zdroj: www.tfot.info